CN205336139U - 一种采用智能调宽及调频技术的电源供应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用智能调宽及调频技术的电源供应器，包括依次连接的：整流滤波模块、内置电子开关的主变换模块、续流整流滤波模块，电压反馈模块将续流整流滤波模块的输出电压反馈给PWM/PFM控制模块，PWM/PFM控制模块根据输出电压的变化量控制电子开关的通断频率和脉宽；在小负载时开关频率变低、导通时间变短，从而降低了因开关频率过高而引起电路的开通和关断损耗，提升了电源供应器在输出小负载时电源转换效率；在中等负载时开关频率达到最高限制频率；在大负载时开关频率降低，导通时间加长，从而避免了因开关频率过高而引起电路的开通和关断损耗过大,提升了电路在输出大负载时电源转换效率，使电路在输出任何负载下始终处于最节能的状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源供应器，尤其涉及一种能根据负载大小情况智能变频、以达到节能目的的电源供应器。
背景技术
随着各种便携式电子产品的推广使用，充电器遍布人们生活的各个角落。传统的电源供应器有两只工作模式：一是随着输出负载的增大，为了能输出更大的功率，增大电源供应器内的开关频率以维持正常输出，但这样的模式下会增大电路的导通和截止损耗，从而降低电路在输出大负载时电源的转换效率；另一种是开关频率为固定频率，此种模式下，当输出为小负载时，则会因开关频率过高，电路的开通和关断损耗较大，降低了电路在输出小负载时电源转换效率。
实用新型内容
本实用新型是要解决现有技术在大负载和小负载的情况下开关损耗较大电源转换效率底的缺陷，提出一种能根据负载大小情况智能变频、以达到节能目的的电源供应器。
为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是设计一种采用智能调宽及调频技术的电源供应器，其包括：整流滤波模块，连接交流电，将交流电整流滤波后输出直流电；主变换模块，内置电子开关，通过电子开关的通断将整流滤波模块输出的直流电变换伏值后输出；续流整流滤波模块，将主变换模块输出的直流电续流滤波后向负载输出；电压反馈模块，负载大小变化会引起续流整流滤波模块输出电压的变化，电压反馈模块反馈所述输出电压的变化量；PWM/PFM控制模块，根据输出电压的变化量控制主变换模块中电子开关的通断频率和脉宽。
所述电压反馈模块包括电压采样单元和信号隔离单元，电压采样单元采样续流整流滤波模块输出电压，并将该输出电压信号传输给信号隔离单元，信号隔离单元将所述输出电压信号隔离后反馈给所述PWM/PFM控制模块。
所述电压采样单元包括串接在续流整流滤波模块输电回路中的第二电感，第二电感一端通过第三十五电阻、第三十六电阻、三端稳压器接工作地；第二电感另一端通过第三十八电阻、第三十九电阻接工作地；第三十八电阻和第三十九电阻的连接点连接三端稳压器的控制端，三端稳压器的阴极和控制端之间串接第三十七电阻和第二十三电容；第三十六电阻两端向所述信号隔离单元送出采样到的电压信号。
所述信号隔离单元具有光电耦合器，光电耦合器的两个输入端分别连接第三十六电阻两端、用以接收采样到的电压信号；光电耦合器的发射端接地、集电极接所述PWM/PFM控制模块用以反馈隔离后的电压信号。
所述PWM/PFM控制模块包括PWM/PFM芯片及其外围电路，PWM/PFM芯片信号输入脚连接所述反馈隔离后的电压信号，PWM/PFM芯片控制脚耦合连接电子开关的控制端。
所述电源供应器还包括防雷与EMI滤波模块，防雷与EMI滤波模块连接在整流滤波模块的前级。
所述电源供应器还包括输入过流保护模块。
所述主变换模块包括串接在整流滤波模块正极输出端与地之间的变压器初级绕组和所述电子开关，该电子开关由PWM/PFM控制模块控制其通断频率和脉宽；所述续流整流滤波模块连接变压器的次级绕组并向负载输出直流电。
与现有技术相比，本实用新型能根据负载大小情况智能开关变频，在小负载时开关工作在间歇模式及脉冲频率调制模式，开关频率变低、导通时间变短，从而降低了因开关频率过高而引起电路的开通和关断损耗，提升了电源供应器在输出小负载时电源转换效率；在中等负载时开关频率达到最高限制频率；在大负载及满载时开关工作在脉冲导通宽度调制模式，开关频率降低，导通时间加长，从而避免了因开关频率过高而引起电路的开通和关断损耗过大,提升了电路在输出大负载时电源转换效率；使电路在输出任何负载下始终处于最节能的状态。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例的原理框图；
图2为本实用新型较佳实施例核心部分电路图；
图3为本实用新型较佳实施例完整电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型揭示了一种采用智能调宽及调频技术的电源供应器，参看图1示出的原理框图，其至少包括：整流滤波模块、主变换模块、续流整流滤波模块、电压反馈模块、PWM/PFM控制模块，整流滤波模块连接交流电，将交流电整流滤波后输出直流电；主变换模块内置电子开关，通过电子开关的通断将整流滤波模块输出的直流电变换伏值后输出；续流整流滤波模块，将主变换模块输出的直流电续流滤波后向负载输出；负载大小变化会引起续流整流滤波模块输出电压的变化，电压反馈模块反馈所述输出电压的变化量；PWM/PFM控制模块根据输出电压的变化量控制主变换模块中电子开关的通断频率和脉宽。
参看图2和图3示出的较佳实施例的电路图，电源供应器包括防雷与EMI滤波模块和过流保护模块，这两个电路连接在整流滤波模块的前级。过流保护模块包括保险管F1，连接在输入电源的火线上。防雷与EMI滤波模块包括压敏电阻MOV1和滤波电容CX1，压敏电阻跨接在输入电源的火线的和零线之间，滤波电容跨接在输入电源的火线的和零线之间，用于滤除输入电源中的EMI干扰。整流滤波模块采用整流桥，输入电源经EMI滤波模块滤除EMI干扰后，输入给整流滤波模块，经整流滤波模块整流成直流电后输出给主变换模块。所述主变换模块包括串接在整流滤波模块正极输出端与地之间的变压器T1初级绕组和所述电子开关Q2，该电子开关由PWM/PFM控制模块控制其通断频率和脉宽；所述续流整流滤波模块连接变压器的次级绕组并向负载输出直流电。
参看图2和图3，所述电压反馈模块包括电压采样单元和信号隔离单元，电压采样单元采样续流整流滤波模块输出电压，并将该输出电压信号传输给信号隔离单元，信号隔离单元将所述输出电压信号隔离后反馈给所述PWM/PFM控制模块。所述电压采样单元包括串接在续流整流滤波模块输电回路中的第二电感L2，第二电感一端通过第三十五电阻R35、第三十六电阻R36、三端稳压器接工作地（变压器T1的次级绕组的一端连接工作地）；第二电感另一端通过第三十八电阻R38、第三十九电阻R39接工作地；第三十八电阻和第三十九电阻的连接点连接三端稳压器的控制端，三端稳压器的阴极和控制端之间串接第三十七电阻R37和第二十三电容C23；第三十六电阻两端向所述信号隔离单元送出采样到的电压信号。所述信号隔离单元具有光电耦合器U3，光电耦合器的两个输入端分别连接第三十六电阻两端、用以接收采样到的电压信号；光电耦合器的发射端接地、集电极接所述PWM/PFM控制模块用以反馈隔离后的电压信号。所述PWM/PFM控制模块包括PWM/PFM芯片及其外围电路，PWM/PFM芯片信号输入脚连接所述反馈隔离后的电压信号，PWM/PFM芯片控制脚耦合连接电子开关的控制端。
本实用新型在使用时，PWM/PFM芯片实时检测PIN2（即反馈电压输入引脚）在不同负载下的电压变化。当续流整流滤波模块的输出Vout连接为小负载时，Vout端的电压会升高，输出电压经电阻R38与电阻R39分压后加在三端稳压器U4的控脚上，使三端稳压器U4的控制脚的电压升高，三端稳压器U4导通程度加强，从而使得流过光电耦合器U3两个输入端之间的电流加大，使得U3的光控度加强，从而使光电耦合器U3的集电极和发射极导通程度加强，由于发射极接地，进而会拉低PWM/PFM芯片PIN2的电位，通过PWN/PFM芯片内部功能使电源工作在PFM模式，PWM/PFM芯片通过控制脚PIN6控制主变换模块中的电子开关Q2的通断频率和脉宽，电源供应器工作在间歇模式及脉冲频率调制模式，从而降低了因开关频率过高而引起电路的开通和关断损耗，提升了电源供应器在输出小负载时电源转换效率。
当续流整流滤波模块的输出Vout端连接负载增大时，续流整流滤波模块输出电压降低，输出电压经采样电阻R38与电阻R39分压后加在三端稳压器U4控制脚的电压降低，三端稳压器U4的导通程度减弱，流过光电耦合器U3两个输入端之间的电流减小，光控度减弱，从而使U3的集电极和发射极导通程度减弱、内阻变大，进而使PWM/PFM芯片PIN2的电位升高。当输出为半负载时，开关频率达到最高限制频率95KHz，随着负载的继续增大，通过PWM/PFM芯片内部功能使开关频率逐渐下降直至52KHz的最低限制频率进入连续模式，开关管的驱动脉宽加大，导通时间加长，从而避免了因开关频率过高而引起电路的开通和关断损耗过大，提升了开关电源在输出大负载时的电源转换效率。本实用新型可以满足在输出任何负载下始终处于最节能的状态，满足各国最新能效标准。
以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。
Claims (8)
1.一种采用智能调宽及调频技术的电源供应器，其特征在于包括：
整流滤波模块，连接交流电，将交流电整流滤波后输出直流电；
主变换模块，内置电子开关，通过电子开关的通断将整流滤波模块输出的直流电变换伏值后输出；
续流整流滤波模块，将主变换模块输出的直流电续流滤波后向负载输出；
电压反馈模块，负载大小变化会引起续流整流滤波模块输出电压的变化，电压反馈模块反馈所述输出电压的变化量；
PWM/PFM控制模块，根据输出电压的变化量控制主变换模块中电子开关的通断频率和脉宽。
2.如权利要求1所述的采用智能调宽及调频技术的电源供应器，其特征在于：所述电压反馈模块包括电压采样单元和信号隔离单元，电压采样单元采样续流整流滤波模块输出电压，并将该输出电压信号传输给信号隔离单元，信号隔离单元将所述输出电压信号隔离后反馈给所述PWM/PFM控制模块。
3.如权利要求2所述的采用智能调宽及调频技术的电源供应器，其特征在于：所述电压采样单元包括串接在续流整流滤波模块输电回路中的第二电感（L2），第二电感一端通过第三十五电阻（R35）、第三十六电阻（R36）、三端稳压器接工作地；第二电感另一端通过第三十八电阻（R38）、第三十九电阻（R39）接工作地；第三十八电阻和第三十九电阻的连接点连接三端稳压器的控制端，三端稳压器的阴极和控制端之间串接第三十七电阻（R37）和第二十三电容（C23）；第三十六电阻两端向所述信号隔离单元送出采样到的电压信号。
4.如权利要求3所述的采用智能调宽及调频技术的电源供应器，其特征在于：所述信号隔离单元具有光电耦合器（U3），光电耦合器的两个输入端分别连接第三十六电阻两端、用以接收采样到的电压信号；光电耦合器的发射端接地、集电极接所述PWM/PFM控制模块用以反馈隔离后的电压信号。
5.如权利要求4所述的采用智能调宽及调频技术的电源供应器，其特征在于：所述PWM/PFM控制模块包括PWM/PFM芯片及其外围电路，PWM/PFM芯片信号输入脚连接所述反馈隔离后的电压信号，PWM/PFM芯片控制脚耦合连接电子开关的控制端。
6.如权利要求5所述的采用智能调宽及调频技术的电源供应器，其特征在于：所述电源供应器还包括防雷与EMI滤波模块，防雷与EMI滤波模块连接在整流滤波模块的前级。
7.如权利要求6所述的采用智能调宽及调频技术的电源供应器，其特征在于：所述电源供应器还包括输入过流保护模块。
8.如权利要求7所述的采用智能调宽及调频技术的电源供应器，其特征在于：所述主变换模块包括串接在整流滤波模块正极输出端与地之间的变压器（T1）初级绕组和所述电子开关（Q2），该电子开关由PWM/PFM控制模块控制其通断频率和脉宽；所述续流整流滤波模块连接变压器的次级绕组并向负载输出直流电。
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|---|---|---|---|---|
| CN107171574A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-09-15 | 施耐德万高（天津）电气设备有限公司 | 低压配电系统专用电源 |
| CN110281787A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-27 | 深圳智链物联科技有限公司 | 一种无线充电设备及其保护电路 |
| CN110281787B (zh) * | 2019-06-26 | 2024-04-12 | 深圳智链物联科技有限公司 | 一种无线充电设备及其保护电路 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220310 Address after: 423000 No. 18, Jintian Road, bailutang Town, Suxian District, Chenzhou City, Hunan Province Patentee after: Hunan furuikang Electronics Co.,Ltd. Address before: 518000 New Lake Street, Guangming New District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: SHENZHEN FRECOM ELECTRONICS Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |